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控制閥

控制閥(Control valve)由兩個主要的組合件構成:閥體組合件和執行機構組合件(或執行機構系統),分為四大系列:單座系列控制閥、雙座系列控制閥、套筒系列控制閥和自力式系列控制閥。四種類型閥門的變種可導致許許多多不同的可應用的結構,每種結構有其特殊的應用、特點、優點和缺點。雖然某些控制閥較其他閥門有較廣的應用工況,但控制閥并不能適用所有的工況,以共同構建增強性能、降低成本的最佳解決方案。

 類型編輯

控制閥的閥體種類很多,常用的有直通單座、直通雙座、角形、隔膜、小流量、三通、偏心旋轉、蝶形、套筒式、球形等。在具體選擇時,可做如下考慮:
1. 主要根據所選擇的流量特性和不平衡力等因素來考慮。
2. 當流體介質是含有高濃度磨損性顆粒的懸浮液時,閥的內部材料要堅硬。
3. 由于介質具有腐蝕性,盡量選擇結構簡單閥門。
4. 當介質的溫度、壓力高且變化大時,應選用閥芯和閥座的材料受溫度、壓力變化小的閥門。
5. 閃蒸和空化只產生在液體介質。在實際生產過程中,閃蒸和空化會形成振動和噪聲,縮短閥門的使用壽命,因此在選擇閥門時應防止閥門產生閃蒸和空化。 [1] 
特點編輯
1. 控制閥有各種不同類型,它們的適用場合不同,因此,應根據工藝生產過程的要求合理選擇控制閥類型。
2. 氣動類控制閥分氣開和氣關兩類。氣開控制閥在故障狀態時關閉,氣關控制閥在故障狀態時打開。可采用一些輔助設備組成保位閥或使控制閥自鎖,即故障時控制閥保持故障前的閥門開度。
3. 氣開和氣關的方式可通過正、反作用的執行機構類型和正體、反體閥的組合實現,在使用閥門定位器時,也可通過閥門定位器實現。
4. 各種控制閥結構不同,各有特色。 [1] 
發展編輯
從控制閥應用看,發展方向如下:

小型執行機構:可降低成本,提高流通能力;

套筒導向:采用套筒導向,有利于對中,有利于降低摩擦,有利于降噪,有利于流量特性的互換;

平衡式閥芯:為降低執行機構推力或推力矩,采用平衡式閥芯是重要的,它對系統的動態性能也有改善;

一體化閥芯和閥座:為克服雙座閥密封性差的缺點,采用相同材質的一體化閥芯和閥座組成閥內件,將泄漏量和不平衡力同時減到最小 ;

簡單流路:流路簡單,流阻減小,不僅可使閥兩端壓損下降,而且可降低成本;

密封和摩擦:密封性能和摩擦性能是矛盾的兩方面,控制閥設計中不僅要解決密封問題,對摩擦和壽命等性能指標也必須重視 因此,填料函和填料結構的研究得到重視,旋轉型控制閥得到較廣泛應用;

降低噪聲:采用多種方式降低控制閥噪聲,例如,采用降噪套筒和閥芯,采用多級閥芯,采用降噪限流板,采用擴展器等;

采用與管道同直徑的控制閥和限制流通能力的閥內件:利于降低閥入口壓力和出口流體流速,不需安裝異徑管等附加管件,有利于降低成本,通過更換流通能力大的閥內件,可擴展流通能力,通過選用限制流通能力閥內件可糾正計算口徑過大的錯誤;

在數字化信息化時代,將較多采用智能閥門定位器或通過數字控制器等實現非線性規律,補償被控對象非線性,將較少選用控制閥流量特性來補償被控對象非線性;

閥內件的材料隨溫度變化,因此,應考慮不同溫度下熱膨脹造成的影響,也要考慮在高溫下耐壓等級的變化等,應考慮材料的耐腐蝕性、抗疲勞性等性能。 [1] 
選型編輯
控制閥選型的重要性
控制閥是自控系統中的執行器,它的應用質量直接反應在系統的調節品質上。作為過程控制中的終端元件,人們對它的重要性較過去有了更新的認識。調節閥應用的好壞,除產品自身質量、用戶是否正確安裝、使用、維護外,正確地計算、選型十分重要。由于計算選型的失誤,造成系統開開停停,有的甚至無法投用,所以對于用戶及系統設計人員應該認識閥在現場的重要性,必須對調節閥的選型引起足夠的重視。 [2] 
控制閥選型的原則
1. 根據工藝條件,選擇合適的結構形式和材料。
2. 根據工藝對象的特點,選擇控制閥的流量特性。
3. 根據工藝操作參數,選擇合適的控制閥口徑尺寸。
4. 根據工藝過程的要求,選擇所需要的輔助裝置。
5. 合理選擇執行機構。執行機構的響應速度應能滿足工藝。 [2] 
控制閥在電力行業中種類與選型
1、給水閥主、副鍋爐給水閥、復合型給水調節閥:
控制要求:控制鍋爐進水,維持汽鍋液位與蒸汽流量。
工況要求:鍋爐啟動時閥門壓差可達100-300公斤,流量較小,正常運行時壓差較小,流量大,流量可調比為75:1-100:1。
閥門要求:閥體材質為WCB/WC9,對于雙閥系統中的啟動閥要求抗氣蝕,V級關閉等級,對于復合型給水閥需使用特性化閥內件同時滿足鍋爐啟動與正常運行時的需要。一般閥門選擇為故障關,(需要注意的是一般給水中為消除溶解其中的氧會加入聯胺進行處理,它會對SATELLITE6號合金或其它的類似合金產生不良反應,所以最好不使用316 STELLITE堆焊的方法處理閥內件,可直接選用416不銹鋼材料)。
2、鍋爐給水泵最小流量循環閥:
控制要求:使鍋爐給水泵安全啟動及運行,消除因流量過小、溫升增加、水強烈氣蝕使泵損壞。(老式電站有使用開關型的最小流量控制閥,同時還有使用機械式的泵自動循環閥)。
工況情況:壓降達160-350公斤,是電站系統中承受壓差最大的閥門,流量一般為正常流量的30%。
閥門要求:抗氣蝕,防堵結構,V級密封等級,泵啟動與停止運行時閥門連續工作,泵正常啟動后次閥門關閥,閥門通常為故障開。
3、高/低加熱器給水加熱器疏水、冷凝水加熱器疏水:
控制要求:控制加熱器中冷凝水的位置,及時將冷凝水排放,即高水位排放,正常水位疏水。
工況情況:介質為飽和水,加熱器之間的控制閥壓差一般為6-30公斤,最后一級疏水閥直接連接冷凝器或除氧器。
閥門要求:抗閃蒸沖刷,V或VI級密封等級,閥門通常為故障開。
4、除氧器水位控制閥(DALC):
控制要求:提供流量保持除氧器正常水位,通過加入蒸汽提高水溫消除溶解在水中的氣體。
工況情況:啟動階段流量較小,壓差較大,正常情況流量大,壓差小,工況類似給水閥。
閥門要求:較低流量時有效抗氣蝕。
5、減溫閥(減溫器):
控制要求:將高壓水噴射入蒸汽中使蒸汽溫度達到控制要求。
工況情況:介質為水,壓差較大,閥門要求:類型多樣:噴嘴型,輔助霧化型,自我包容型及對夾型。
6、減溫減壓閥(高、低壓旁路閥):
控制要求:將高溫高壓蒸汽調整到一定溫度壓力的蒸汽;給汽機提供一個旁路通道,鍋爐能夠獨立汽機而工作。
工況情況:高溫高壓蒸汽減溫減壓。
閥門要求:抗熱沖擊,降噪,反應迅速。 [2] 
選型對附件的要求
在生產過程中,控制系統對閥門提出各式各樣的特殊要求,因此,控制閥必須配用各種附屬裝置(簡稱附件)來滿足生產過程的需要。控制閥的附件包括:
1、閥門定位器用于改善控制閥調節性能的工作特性,實現正確定位;
2、閥位開關顯示閥門的上下限行程的工作位置;
3、氣動保位閥當控制閥的氣源發生故障時,保持閥門處于氣源發生故障前的開度位置;
4、電磁閥實現氣路的電磁切換,保證閥門在電源故障時閥門處于所希望的安全開度位置;
5、手輪機構當控制系統的控制器發生故障時,可切換到手動方式操作閥門;
6、氣動繼動器使執行機構的動作加速,減少傳輸時間;
7、空氣過濾減壓閥用于凈化氣源、調節氣壓;
8、儲氣罐保證當氣源故障時,使無彈簧氣缸活塞執行機構能夠將控制閥動作到故障安全位置。其大小取決于氣缸的大小、閥門動作時間的要求及閥門的工作條件等;
總之,附件的作用就在于使控制閥的功能更完善、更合理、更齊全。 [2] 
應用編輯
液壓水位控制閥具有自動開啟關閥管路以控制水位的功能,適用于工礦企業、民用建筑中各種水塔(池)自動供水系統,并可作常壓鍋爐循環供水控制閥,本閥體積小、安裝簡便,啟用靈敏度高,水頭損失小無水錘現象,由小浮球控制能大大提高水塔利用率,對于新建水塔由于浮球體積減小而使水塔上部留給浮球自由浮動所需高度減小降低水塔造介,克服老式桿浮球閥體積大、易損壞、工作壓力低、大量溢水等弊病、是新建水塔及更換老式浮球閥比較合適的產品。 [2] 
維護編輯
控制閥具有結構簡單和動作可靠等特點,但由于它直接與工藝介質接觸,其性能直接影響系統質量和環境污染,所以對控制閥必須進行經常維護和定期檢修,尤其對使用條件惡劣和重要的場合,更應重視維修工作。重點檢查部位:
1、閥體內壁
對于使用在高壓差和腐蝕性介質場合的控制閥,閥體內壁、隔膜閥的隔膜經常受到介質的沖擊和腐蝕,必須重點檢查耐壓、耐腐的情況。
2、閥座
控制閥工作時,因介質滲入,固定閥座用的螺紋內表面易受腐蝕而使閥座松動,檢查時應予注意。對高壓差下工作的閥,還應檢查閥座密封面是否沖壞。
3、閥芯
閥芯是調節工作時的可動部件,受介質的沖刷、腐蝕最為嚴重,檢修時要認真檢查閥芯各部分是否被腐蝕、磨損,特別是在高壓差的情況下閥芯的磨損更為嚴重(因氣蝕現象),應予注意。閥芯損壞嚴重時應進行更換,另外還應注意閥桿是否也有類似的現象,或與閥芯連接松動等。
4、膜片
"O"形圈和其它密封墊。應檢控制閥中膜片、"O"形密封墊是否老化、裂損。
5、密封填料
應注意聚四氟乙烯填料、密封潤滑油脂是否老化,配合面是否損壞,應在必要時更換。
調節閥又稱控制閥,是執行器的主要類型,通過接受調節控制單元輸出的控制信號,借助動力操作去改變流體流量。調節閥一般由執行機構和閥門組成。如果按其所配執行機構使用的動力,調節閥可以分為氣動、電動、液動三種,即以壓縮空氣為動力源的氣動調節閥,以電為動力源的電動調節閥,以液體介質(如油等)壓力為動力的電液動調節閥,另外,按其功能和特性分,還有電磁閥、電子式、智能式、現場總線型調節閥等。 [2] 
執行機構編輯
調節閥執行機構的選擇
為了使調節閥正常工作,配用的執行機構要能產生足夠的輸出力來保證高度密封和閥門的開啟。
對于雙作用的氣動、液動、電動執行機構,一般都沒有復位彈簧。作用力的大小與它的運行方向無關,因此,選擇執行機構的關鍵在于弄清最大的輸出力和電機的轉動力矩。對于單作用的氣動執行機構,輸出力與閥門的開度有關,調節閥上的出現的力也將影響運動特性,因此要求在整個調節閥的開度范圍建立力平衡。
執行機構類型的確定
對執行機構輸出力確定后,根據工藝使用環境要求,選擇相應的執行機構。對于現場有防爆要求時,應選用氣動執行機構。從節能方面考慮,應盡量選用電動執行機構。若調節精度高,可選擇液動執行機構。如發電廠透平機的速度調節、煉油廠的催化裝置反應器的溫度調節控制等。 [2]  
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